Scheikunde Hoofdstuk 11 – Materialen
11.1 Eigenschappen van materialen
Macro-, micro- en mesoniveau
• In macrostructuren/op macroniveau worden door de mens waarneembare kenmerken en
meetbare eigenschappen van stoffen en materialen beschreven (hardheid/kleur/treksterkte).
• In microstructuren/op microniveau worden de macroscopische kenmerken en eigenschappen van
deeltjes op het niveau van atomen, ionen en moleculen beschreven en verklaard. (één molecuul)
• In mesostructuren/op mesoniveau wordt de manier waarop de deeltjes uit het microniveau
geordend zijn tot grotere structuren beschreven (vezels bij polymeren en kristalstructuren bij
metalen). (groepje moleculen).
Legeringen zijn op macroniveau vaak sterker dan de afzonderlijke metalen in het mengsel. Op
microniveau is dat goed te verklaren, omdat de lagen in het metaalrooster door het verschil in
ionstralen van de metaalionen (T40A) minder gemakkelijk langs elkaar kunnen schuiven.
Verschillende ionstralen zorgen voor een minder sterke onderlinge kracht en een lager smeltpunt.
Materialen worden ingedeeld in vier hoofdgroepen: metalen, keramiek, macromoleculaire materialen
en composieten.
Treksterkte: In een trekbank wordt een monster van het materiaal aan trekproeven onderworpen,
waaruit de treksterkte kan worden berekend (A14) (T10B).
Macromoleculaire materialen
Macromoleculen zijn grote moleculen (geen macroniveau). In T67A1 staat een tijdbalk van de
ontwikkeling. T67B en T10B. Meestal zijn macromoleculaire materialen polymeren, die uit
macromoleculen bestaan die een grote molaire massa kunnen hebben en gemaakt zijn uit
monomeren die in een polymerisatieproces aan elkaar gekoppeld zijn.
Thermische eigenschappen macromoleculaire materialen
De belangrijkste indeling op macroniveau van macromoleculaire materialen is op basis van hun
thermisch gedrag (T67A2 en T66E) tabel 2.
Je kunt het plastisch gedrag van macromoleculaire materialen (macroniveau) uit tabel 66E verklaren
zonder dat je de exacte molecuulsamenstelling weet. Lineaire moleculen worden bij elkaar gehouden
door vdw-krachten en evt. waterstofbruggen. Bij verwarming glijden de lineaire moleculen langs elkaar
heen, omdat de sterkere bewegingen bij temperaturen boven het smeltpunt de vdw-bindingen tussen
de lange moleculen verbreken. Daarom heet een stof die uit lineaire macromoleculen bestaat een
thermoplast.
Bij een netwerkmolecuulstructuur zijn de lange macromoleculen via covalente dwarsverbindingen met
elkaar verbonden. Omdat deze sterker zijn van vdw-bindingen en waterstofbruggen, zullen ze bij een
3T van 200° niet verbreken. Bij verdere verhitting zal de netwerkstructuur meer dwarsverbindingen
krijgen of zal het macromolecuul gaan ontleden. Op macroniveau betekent dat dat een
netwerkpolymeer harder wordt bij verhitting en dus een thermoharder heet. De covalente bindingen
kunnen niet worden verbroken door weekmakers.
Elastomeren zijn bijna hetzelfde opgebouwd als thermoharders en zullen bij verhitting uiteindelijk ook
verharden. Omdat er op microniveau minder covalente dwarsverbindingen in een dergelijk materiaal
zitten, is de beweging tussen de moleculen mogelijk waardoor het materiaal op macroniveau bij
kamertemperatuur elastisch is en bij geringe verhitting eerst zacht wordt.
Soort Thermisch gedrag bij hoge Oplosbaar Kan opzwellen
temperatuur
Thermoplast Smelt Ja Mogelijk
Thermoharde Verhardt Nee Nee
r
Elastomeer Verzacht eerst, wordt daarna hardNee Ja
Samenstelling macromoleculaire materialen
Macromoleculaire materialen kunnen ook worden ingedeeld op hun molecuulstructuur (T66E). De
synthetische polymeren waaruit deze macromoleculaire materialen bestaan, zijn voorzien van de ISO-
code. Op microniveau kunnen macromoleculaire materialen ook op molecuulstructuur worden
ingedeeld, wat te zien is in T67A2. De twee belangrijkste soorten zijn de lineaire molecuulstructuur
en de netwerkmolecuulstructuur.
Macromoleculen op mesoniveau
Na productie van een thermoplastisch polymeer liggen de extreem lange moleculen door elkaar
gekronkeld: amorf (vormloos) of glastoestand. De toestand waarin ze parallel gerangschikt liggen,
heet kristallijn. In veel polymere materialen is sprake van een mengvorm, waarbij ketens in amorfe
11.1 Eigenschappen van materialen
Macro-, micro- en mesoniveau
• In macrostructuren/op macroniveau worden door de mens waarneembare kenmerken en
meetbare eigenschappen van stoffen en materialen beschreven (hardheid/kleur/treksterkte).
• In microstructuren/op microniveau worden de macroscopische kenmerken en eigenschappen van
deeltjes op het niveau van atomen, ionen en moleculen beschreven en verklaard. (één molecuul)
• In mesostructuren/op mesoniveau wordt de manier waarop de deeltjes uit het microniveau
geordend zijn tot grotere structuren beschreven (vezels bij polymeren en kristalstructuren bij
metalen). (groepje moleculen).
Legeringen zijn op macroniveau vaak sterker dan de afzonderlijke metalen in het mengsel. Op
microniveau is dat goed te verklaren, omdat de lagen in het metaalrooster door het verschil in
ionstralen van de metaalionen (T40A) minder gemakkelijk langs elkaar kunnen schuiven.
Verschillende ionstralen zorgen voor een minder sterke onderlinge kracht en een lager smeltpunt.
Materialen worden ingedeeld in vier hoofdgroepen: metalen, keramiek, macromoleculaire materialen
en composieten.
Treksterkte: In een trekbank wordt een monster van het materiaal aan trekproeven onderworpen,
waaruit de treksterkte kan worden berekend (A14) (T10B).
Macromoleculaire materialen
Macromoleculen zijn grote moleculen (geen macroniveau). In T67A1 staat een tijdbalk van de
ontwikkeling. T67B en T10B. Meestal zijn macromoleculaire materialen polymeren, die uit
macromoleculen bestaan die een grote molaire massa kunnen hebben en gemaakt zijn uit
monomeren die in een polymerisatieproces aan elkaar gekoppeld zijn.
Thermische eigenschappen macromoleculaire materialen
De belangrijkste indeling op macroniveau van macromoleculaire materialen is op basis van hun
thermisch gedrag (T67A2 en T66E) tabel 2.
Je kunt het plastisch gedrag van macromoleculaire materialen (macroniveau) uit tabel 66E verklaren
zonder dat je de exacte molecuulsamenstelling weet. Lineaire moleculen worden bij elkaar gehouden
door vdw-krachten en evt. waterstofbruggen. Bij verwarming glijden de lineaire moleculen langs elkaar
heen, omdat de sterkere bewegingen bij temperaturen boven het smeltpunt de vdw-bindingen tussen
de lange moleculen verbreken. Daarom heet een stof die uit lineaire macromoleculen bestaat een
thermoplast.
Bij een netwerkmolecuulstructuur zijn de lange macromoleculen via covalente dwarsverbindingen met
elkaar verbonden. Omdat deze sterker zijn van vdw-bindingen en waterstofbruggen, zullen ze bij een
3T van 200° niet verbreken. Bij verdere verhitting zal de netwerkstructuur meer dwarsverbindingen
krijgen of zal het macromolecuul gaan ontleden. Op macroniveau betekent dat dat een
netwerkpolymeer harder wordt bij verhitting en dus een thermoharder heet. De covalente bindingen
kunnen niet worden verbroken door weekmakers.
Elastomeren zijn bijna hetzelfde opgebouwd als thermoharders en zullen bij verhitting uiteindelijk ook
verharden. Omdat er op microniveau minder covalente dwarsverbindingen in een dergelijk materiaal
zitten, is de beweging tussen de moleculen mogelijk waardoor het materiaal op macroniveau bij
kamertemperatuur elastisch is en bij geringe verhitting eerst zacht wordt.
Soort Thermisch gedrag bij hoge Oplosbaar Kan opzwellen
temperatuur
Thermoplast Smelt Ja Mogelijk
Thermoharde Verhardt Nee Nee
r
Elastomeer Verzacht eerst, wordt daarna hardNee Ja
Samenstelling macromoleculaire materialen
Macromoleculaire materialen kunnen ook worden ingedeeld op hun molecuulstructuur (T66E). De
synthetische polymeren waaruit deze macromoleculaire materialen bestaan, zijn voorzien van de ISO-
code. Op microniveau kunnen macromoleculaire materialen ook op molecuulstructuur worden
ingedeeld, wat te zien is in T67A2. De twee belangrijkste soorten zijn de lineaire molecuulstructuur
en de netwerkmolecuulstructuur.
Macromoleculen op mesoniveau
Na productie van een thermoplastisch polymeer liggen de extreem lange moleculen door elkaar
gekronkeld: amorf (vormloos) of glastoestand. De toestand waarin ze parallel gerangschikt liggen,
heet kristallijn. In veel polymere materialen is sprake van een mengvorm, waarbij ketens in amorfe
